package com.seatiger.structure.heap;

import com.seatiger.structure.array.Array;

/**
 * 二叉堆的实现
 */
public class MaxHeap<E extends Comparable<E>> {
    //底层使用动态数组
    private Array<E> data;

    public MaxHeap(int capacity) {
        this.data = new Array<>(capacity);
    }

    public MaxHeap() {
        this(10);
    }

    /**
     * 将一个数组整理成堆
     *
     * @param arr
     */
    public MaxHeap(E[] arr) {
        this.data = new Array<>(arr);
        //从最后一个非叶子节点开始，做下沉
        for (int i = parent(arr.length - 1); i >= 0; i--) {
            siftDown(i);
        }
    }

    public int getSize() {
        return data.getSize();
    }

    public boolean isEmpty() {
        return data.isEmpty();
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的父亲节点的索引
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public int parent(int index) {
        if (index == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("index-0 doesn't hava parent.");
        }
        return (index - 1) / 2;
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的左孩子节点的索引
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public int leftChild(int index) {
        return 2 * index + 1;
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的左孩子节点的索引
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public int rightChild(int index) {
        return 2 * index + 2;
    }

    /**
     * 向堆中添加元素
     *
     * @param e
     */
    public void add(E e) {
        data.addLast(e);
        siftUp(data.getSize() - 1);
    }

    /**
     * 上浮过程
     *
     * @param k
     */
    private void siftUp(int k) {
        while (k > 0 && data.get(k).compareTo(data.get(parent(k))) > 0) {
            data.swap(k, parent(k));
            k = parent(k);
        }
    }

    public E findMax() {
        if (data.isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("Can not findMax when heap is empty");
        }
        return data.get(0);
    }

    public E extractMax() {
        E ret = findMax();
        data.swap(0, data.getSize() - 1);
        data.removeLast();
        siftDown(0);
        return ret;
    }

    /**
     * 下沉
     *
     * @param k
     */
    private void siftDown(int k) {
        while (leftChild(k) < data.getSize()) {
            int maxK = leftChild(k);
            //maxK 是左右孩子中最大那个索引位置
            if (rightChild(k) < data.getSize() &&
                    data.get(rightChild(k)).compareTo(data.get(maxK)) > 0) {
                maxK = rightChild(k);
            }
            if (data.get(k).compareTo(data.get(maxK)) >= 0) {
                break;
            }
            data.swap(k, maxK);
            k = maxK;
        }
    }

    /**
     * 取出最大的元素后，放入一个新的元素
     *
     * @param e
     * @return
     */
    public E replace(E e) {
        E ret = findMax();
        data.set(0, e);
        siftDown(0);
        return ret;
    }
}

